CN108978581A - 一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统，属于海洋发电领域。本发明包括：浮摆式发电装置、抛石基床1、混凝土基础5和收缩水道梳式防波堤结构；其特征在于，所述的收缩水道梳式防波堤结构安装在抛石基床1上；所述的混凝土基础5安装在抛石基床1上，且混凝土基础5与收缩水道梳式防波堤结构相邻；所述的浮摆式发电装置包括液压发电机组和浮摆6，所述的浮摆6安装在混凝土基础5上，所述的液压发电机组安装在浮摆6上。本发明利用改进设计后的收缩水道梳式防波堤系统，增强聚波、聚能性能，同时增大浮摆的摆幅，进而提升摆式发电装置的波能转换空间。
Description
技术领域
本发明属于海洋发电领域，具体涉及一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统。
背景技术
到2020年，我国将在100个海岛实施生态岛礁工程，形成各具特色的生态岛礁建设模式、标准和长效建设管理机制，引领全国生态岛礁建设，使海岛生态保护取得新突破，海岛人居环境呈现新面貌，权益岛礁保护获得新成就，海岛综合管理开创新局面。电力是海洋资源开发和岛礁建设的基本需求，其供应成本关系到岛礁建设的成本，因而也就直接影响到岛礁开发的能力。相对于其他形式的可再生能源，以波浪能为代表的海洋能易于规划，具有较大优势，因此建立波能独立发电系统有很大的发展潜力。
目前波浪发电技术可分为振荡水柱技术、越浪技术和振荡浮子技术三种。摆式波能发电装置作为振荡浮子技术的一种形式，根据摆板的铰接方式，分为重力摆和浮力摆。齐佳龙等在硕士论文《带波浪模拟的浮力摆式波浪能发电装置的试验研究》中，对浮力摆的发电性能及工作原理进行分析，摆式波浪能发电装置的优点在于：摆的运动可以很好的适应波浪大推力和低频的特性。因此，摆式波浪能发电装置的转换效率较高。它的另一优点是可以与相位控制技术很好的结合。利用相位控制技术可以使波浪能发电装置吸收在迎波面宽度以外的波浪能量，从而大大提高装置的发电效率。但是由于不易安装、维修困难等因素，阻碍了摆式发电装置的应用与推广。
防波堤作为海岛建设必不可少的海工结构，可为船舶靠泊提供良好的水域条件。牛恩宗等在《新型梳式防波堤》中提出了一种新型梳式防波堤结构。梳式防波堤是将传统的方形沉箱按照一定的比例取出代之以沉箱翼板，在平面上形成梳齿状的直立式防波堤。在其间断部分与预制胸墙形成消浪室，具有聚波、消浪、透流、轻型降低地基承载力等优点，并已在大窑湾港区建成示范项目。
将防波堤与发电装置融合设计，即符合防波堤功能多元化需求，又为波能装置提供实用化途径，具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明结合我国岛礁建设对电力供给的迫切需求，提出了一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统，包括：浮摆式发电装置、抛石基床1、混凝土基础5和收缩水道梳式防波堤结构；其特征在于，所述的收缩水道梳式防波堤结构安装在抛石基床1上；所述的混凝土基础5安装在抛石基床1上，且混凝土基础5与收缩水道梳式防波堤结构相邻；所述的浮摆式发电装置包括液压发电机组和浮摆6，所述的浮摆6安装在混凝土基础5上，所述的液压发电机组安装在浮摆6上。
所述的抛石基床1的形状为四棱台；所述的收缩水道梳式防波堤结构包括：混凝土胸墙2、翼板3和削角沉箱4；所述的削角沉箱4布置在抛石基床1上，所述的混凝土胸墙2布置在削角沉箱4的顶面，所述的翼板3布置在削角沉箱4的侧面，且翼板3与混凝土胸墙2相接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、利用改进设计后的收缩水道梳式防波堤系统，增强聚波、聚能性能，同时增大浮摆的摆幅，进而提升摆式发电装置的波能转换空间。
2、入射波部分能量转化为电能，入射波能量降低，可减小堤前波浪力，同时减小后方翼板受力，提高防波堤结构承载极限，使防波堤更加适应极端海况。
3、利用消浪室可防止波浪侵袭，并在保证波能转化装置工作的前提下，为其提供掩护措施，提高波能转换装置的稳定性。
4、在消浪室底部沉放混凝土基础，一方面，利于摆式发电装置的安装和拆卸，降低发电装置的维护费用。另一方面，还可起到保护底部抛石基床，减少底部抛石的淘刷的作用。
5、在结构方面，通过将梳式防波堤与摆式发电装置融合设计，即增强了结构的稳定性，又利于发电装置的安装和拆卸。在资金方面，将两者相结合即减少前期分别进行设计、施工的费用，进行防波堤日常运维同时，又可以进行发电装置的检修，提高维修效率，降低运维成本。
附图说明
图1为本发明的单元结构示意图；
图2为本发明的组合结构示意图；
图3为本发明的结构主视图；
图4为本发明的结构俯视图；
图5为本发明的结构侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出详细说明：
具体实施例一：
图中：1.抛石基床2.混凝土胸墙3.翼板4.削角沉箱5.混凝土基础
6.浮摆。
一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统包括：浮摆式发电装置、发电机组及收缩水道梳式防波堤结构。将梳式防波堤结构沉放到抛石基床1上，收缩水道梳式防波堤结构主要由胸墙2、翼板3及沉箱4组成，在消浪室底部的抛石基床1上沉放混凝土基础5，浮摆式发电装置安装到混凝土基础5上，通过安装在浮摆6后侧的液压装置，将浮摆随波浪运动产生的动能，利用液压发电机组转化为电能。
收缩水道梳式防波堤结构：该结构由胸墙2、翼板3及两侧沉箱组成，将两侧沉箱设置为削角沉箱4，形成梯形收缩水道，增强聚波、聚能效果，同时提高波浪波幅，增大浮摆的摆幅，进而提高波能转换效率。
浮摆式发电装置：波浪进入收缩水道后，由于后方翼板3的反射作用，在消浪室内入射波与反射波叠加。将浮摆安装到消浪室内部，由波浪理论分析可知，在波浪力驱动作用下浮摆6会以铰接处为轴线作往复摆动。波浪能通过浮摆转化为电能，降低入射波能量，减小堤前波浪力，同时减少翼板3和胸墙2的作用力，起到保护梳式防波堤的目的。
混凝土基础结构：在水面以下2～3倍波高范围内，波浪能蕴含最充足，根据我国海况，将发电装置设置于该水深范围内，一方面能使浮摆处于波能聚集区，增大浮摆捕获能量的空间，同时方便浮摆的安装和拆卸，降低发电装置维护费用；另一方面能够减少底部抛石的淘刷，起到保护底部基床的作用，同时降低后方翼板承载力。
集成系统的特征在于：一方面，利用改进后的收缩水道梳式防波堤系统的聚波性能，增大发电装置的波能转换效率，同时利用浮摆将入射波能量转化为电能，可减小堤前和后方翼板受力，提高了防波堤结构的可靠性。另一方面，消浪室可防止波浪侵袭，为摆式发电装置提供掩护措施，提高波能发电装置的稳定性。
具体实施例二：
一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统包括：浮摆式发电装置、发电机组及收缩水道梳式防波堤结构。将梳式防波堤结构沉放到抛石基床1上，收缩水道梳式防波堤结构主要由胸墙2、翼板3及削角沉箱4组成，相邻沉箱4之间的间隔称为消浪室，在消浪室底部的抛石基床1上沉放混凝土基础5，浮摆式发电装置安装到混凝土基础5上，通过安装在浮摆后侧的液压装置，将浮摆随波浪运动产生的动能，利用液压发电机组转化为电能。
当波浪到集成系统前侧，首先通过梯形收缩水道，聚集波浪能，提高波浪波幅，由于后方翼板3的反射作用，在消浪室内形成立波。在立波的驻点附近的水质点作往复运动，表现为宏观水团的往复运动。将浮力摆发电装置安装到立波驻点处，根据波浪理论，水质点在其平衡位置周围做往复运动，所以浮摆6在波浪作用下，会以铰接处为轴线，作往复摆动，摆体受到的浮力大于重力，在装置运行过程中提供恢复力，在这个过程中，海水携带的波浪能转换为浮摆往复摆动的机械能。通过液压装置将摆轴动能转换成液压能，再由液压发电机发电。
Claims (3)
1.一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统，包括：浮摆式发电装置、抛石基床(1)、混凝土基础(5)和收缩水道梳式防波堤结构；其特征在于，所述的收缩水道梳式防波堤结构安装在抛石基床(1)上；所述的混凝土基础(5)安装在抛石基床(1)上，且混凝土基础(5)与收缩水道梳式防波堤结构相邻；所述的浮摆式发电装置包括液压发电机组和浮摆(6)，所述的浮摆(6)安装在混凝土基础(5)上，所述的液压发电机组安装在浮摆(6)上。
2.根据权利1所述的一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统，其特征在于，所述的抛石基床(1)的形状为四棱台。
3.根据权利1所述的一种兼顾浮摆式波能发电的梳式防波堤系统，其特征在于，所述的收缩水道梳式防波堤结构包括：混凝土胸墙(2)、翼板(3)和削角沉箱(4)；所述的削角沉箱(4)布置在抛石基床(1)上，所述的混凝土胸墙(2)布置在削角沉箱(4)的顶面，所述的翼板(3)布置在削角沉箱(4)的侧面，且翼板(3)与混凝土胸墙(2)相接。
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|---|---|---|---|---|
| CN114892591A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-12 | 交通运输部规划研究院 | 一种消减波浪冲击效应的梳式防波堤 |
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| CN201810467U (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-27 | 天津大学 | 建在箱筒型防波堤基础上的摆式发电装置 |
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| CN114892591A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-12 | 交通运输部规划研究院 | 一种消减波浪冲击效应的梳式防波堤 |
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